Оптическая система глаз

Оптическая система глаза – это отдельный мирок, имеющий уникальное строение. Насколько он интересен, настолько и сложен. Чтобы световой луч добрался до «пункта назначения» понадобится пройти через четыре среды, в каждой из них он подвергается изменениям и одновременно передает в головной мозг сведения для анализа.

Основы оптики

Вспомним школьную программу по физике. Многие преподаватели демонстрировали ученикам занимательный фокус: два помещения со слабым уровнем освещенности, но одно из них имеет небольшие отверстия в стенах. За ними размещен сильный источник света, например, солнышко. В некоторых случаях вместо точечных отверстий, использующихся для освещения комнаты, применяли небольшой фонарик.

Если между точечным источником света и вторым отверстием в стене поместить предмет из непрозрачного материала, то на перегородке, расположенной за вторым отверстием появится его изображение, перевернутое на сто восемьдесят градусов.

Подобный фокус со световыми лучами проделывает собирательная линза. Причина кроется в том, что каждая микроскопическая точка любого объекта при освещении, сама становится источником света, отражая во все стороны, попавшие на неё частицы.

Белые изделия практически ничего не поглощают из видимого диапазона, весь попавший на них свет они отражают в окружающую среду. Чёрные предметы, наоборот, любой источник энергии используют для нагрева.

Строение оптической системы глаза

Главный показатель её работы – сила преломления, отображающая степень корректировки угла падения светового луча. Рефракция проходит в системе четыре раза: в передней и задней камере, хрусталике, роговой оболочке и немного в жидкой среде ока. Чем больше рефракционные характеристики органа зрения, тем выше степень преломления лучей. В среднем данный показатель равняется шестидесяти диоптриям.

Оптическая система включает две главные оси:

• Зрительная. Дистанция между видимым предметом и сердцевиной центральной ямки. Максимальная разница должна составлять пять градусов,
• Оптическая. Представляет собой расстояние между дальними точками глазного яблока и камерами ока, проходит сквозь центр хрусталика.

Длина между передним полюсом зрительного аппарата равняется шестидесяти миллиметрам, это позволяет людям видеть мир в 3D.

Ниже мы детально рассмотрим строение оптической системы и подробно разберем каждый её элемент.

Роговица

Представляет собой прозрачную &#171,деталь&#187, органа зрения, изогнутую в поперечном сечении. Более 2/3 всей оптической силы ока приходится на роговую оболочку, в составе которой имеется несколько слоев, прикрытых тончайшей слезной плёнкой. Передняя часть элемента находится в постоянном контакте с воздухом, поэтому сильнее изогнута и обладает большей преломляющей силой по сравнению с задней.

Передняя камера

На 98% состоит из внутриглазной жидкости. Обеспечивает степень преломления равную 1,33 D. При наличии отклонения в работе органа зрения корректируются углубления камеры, в итоге на каждый миллиметр происходит повышение преломления на 1 D.

Радужка и зрачок

Мышечные волокна радужной оболочки отвечают за изменение размера зрачков, т.е. регулируют какое количество света проходит через оптическую систему. В условиях хорошего освещения они сужены, в итоге прямые лучи попадают непосредственно на центральную ямку. В этом случае, как правило, повышается острота зрения у людей, страдающих от астигматизма. Если при сужении зрачков появляются проблемы с глазами, то можно говорить о патологических процессах в макуле.

В условиях слабой освещенности зрачки увеличиваются в размерах, это приводит к следующим эффектам:

• Оптическая система получает большее количество световых потоков, в итоге острота зрения повышается, и человек может различать предметы даже в темноте,
• На значительную часть поверхности сетчатой оболочки попадают прямые лучи, т.е. в процесс вовлекаются фоторецепторы.

При сильных эмоциональных потрясениях оптическая система теряет возможность саморегуляции. Подобная реакция наблюдается при приеме определенной группы медикаментов или наркотических веществ. В этом случае страдает зрение.

При сильном расширении зрачков у людей с диагнозом «астигматизм» изображение получается размытым, поскольку в процесс вовлекаются участки роговой оболочки, имеющие разную степень преломляемости. Вернуться к оглавлению 

Хрусталик

Один из самых сложных элементов оптической системы, состоит из большого количества клеток, утративших свои ядра. Выполняет две основные функции: преломление света и фокусировка изображения. Аккомодация происходит следующим образом:

• При сокращении цилиарных мышц расслабляются зонулы, поддерживающие хрусталик,
• Он приобретает округлую форму, становится толще в центре, меняется его кривизна,
• На последнем этапе фокусировки уменьшается глубина передней камеры.

Хрусталик растет в течение всей жизни человека. Новые волокна разрастаются поверх старых, поэтому постепенно элемент утолщается. Если при рождении данный показатель равняется 3,5 миллиметрам, то у взрослого человека он увеличивается до 5 мм.

Стекловидное тело

Замыкает оптическую систему, выполняет большое количество важных функций. Имеет хорошую пропускную способность, но при этом отличается слабыми преломляющими характеристиками, поэтому не принимает участия в создании изображения.

Сетчатка

Один из самых сложных элементов в зрительном аппарате. Именно она отвечает за восприятие цвета и света. Обладает высокой чувствительностью, покрыта тончайшей плёнкой. Поддерживают сетчатую оболочку эпителиальные связки, а стекловидное тело прижимает её. Оптическая система использует элемент для фиксации картинки и передачи информации по зрительным нервам в соответствующие отделы головного мозга.

Подробней о строении системы вы узнаете из видеоролика

Путь световых лучей и величина

Преломление света в офтальмологии носит название рефракция. Лучи, попадающие на оптическую ось, изменяются и встречаются в главном фокусе органа зрения. Они отражены от бесконечно удаленных предметов, поэтому роль центрального фокуса выполняет точка, расположенная на оптической оси.

Световые лучи, отраженные от объектов, находящихся наконечной дистанции, соединяются в дополнительном фокусе. Он локализуется дальше основного, поскольку процесс сосредоточения расходящихся лучей проходит с использованием дополнительной преломляющей силы.

Аккомодация

Для получения четкой картинки оптическая система должна сфокусироваться, для этого используется один из двух методов:

• Хрусталик смещается относительно сетчатой оболочки,
• Увеличивается степень преломления.

Умение человеческого глаза приспосабливаться к различным дистанциям и видеть объекты, расположенные вдали или поблизости, называется аккомодацией.

При концентрации взгляда на ближней точке усиливается рефракция хрусталика, он становится округлым, при рассмотрении объекта вдали элемент приобретает плоскую форму. Во время аккомодации меняется кривизна хрусталика и его преломляющие свойства.

Физиологическая роль оптической системы глаза

Она выполняет несколько важных функций:

• Задает необходимую степень преломления световых лучей,
• Фокусирует изображение и объекты в плоскости сетчатой оболочки,
• Создает требуемую длину оси.

В результате работы оптический системы человек четко различает предметы, их цвет. Также для неё присущи следующие характеристики:

• Бинокулярность. Возможность воспринимать объемную картинку одновременно двумя глазами, при этом изображение не двоится,
• Стереоскопичность. Человек может визуально определить примерную дистанцию до объекта и оценить его очертания,
• Острота зрения. Под данным понятием скрывается возможность различать пару точек, находящихся друг от друга на определенной дистанции.

Вернуться к оглавлению 

Оптическая система человека: стереоскопическое или 3D-зрение

Данное понятие произошло от греческих слов «stereo» (твёрдый) и «opsis» (взор). Его используют для обозначения глубины восприятия и трехмерной структуры, полученной на базе зрительных сведений от ока.

Поскольку глаза находятся на боковых плоскостях черепа, то изображение проецируется на сетчатую оболочку по-разному, отмечается разница в горизонтальном положении предметов относительно друг друга.

В медицине подобное явление носит название бинокулярное неравенство. Различия проходят процесс обработки в головном мозге, затем формируется оптимальная глубина картинки.

Симптомы поражения оптической системы глаза

Любое отклонение в её работе приведет к проблемам со зрением. Признаки, сигнализирующие о развитии патологических процессов:

• Быстрая утомляемость,
• Постоянные головные боли и перенапряжение,
• Раздвоение изображения,
• Затуманивание взгляда,
• Падение остроты зрения,
• Расплывчатые контуры предметов. Человек не может рассмотреть объекты, расположенные вдали или поблизости.

Любой из перечисленных симптомов сигнализирует о необходимости посещения доктора для выяснения причины развивающейся патологии.

Методы диагностики при поражении оптической системы глаза

Для оценки работы системы изначально требуется установить, какое око является ведомым, а какое ведущим. Для этого используют элементарное тестирование, его можно провести в домашних условиях. Посмотрите сквозь лист плотной бумаги, где проделано небольшое отверстие в центре, сначала левым, затем правым глазом. Если око ведущее, то картинка остается в статическом состоянии. У ведомого она начинает перемещаться.

Для выявления отклонений в работе оптической системы используют следующие обследования:

• Визометрия. Используют для выяснения остроты зрения,
• Офтальмометрия. Определяет преломляющие способности роговицы,
• Скиаскопия. Помогает получить объективные сведения о степени рефракции,
• Пахиметрия. Измерение толщины роговой оболочки,
• Офтальмоскопия. Применяют для анализа глазного дна и сетчатки,
• Биомикроскопическое обследование,
• Кератоскопия. Анализирует состояние роговой оболочки через специальную линзу,
• Ультразвуковое исследование глазного яблока.

Ранняя диагностика позволит выявить отклонение на первоначальном этапе и избежать развития осложнений. В некоторых случаях промедление с терапией может привести к слепоте.

Заболевания

Выделяют несколько недугов, затрагивающих оптическую систему глаз:

• Астигматизм,
• Близорукость,
• Косоглазие,
• Дальнозоркость,
• Кератоконус (истончение роговой оболочки),
• Астенопия (повышенная утомляемость органа зрения).

Вернуться к оглавлению 

Чудеса зрения в природе

Уникальными глазами обладают змеи, способные воспринимать инфракрасное излучение. Благодаря этой способности они с успехом охотятся на теплокровных животных даже в условиях нулевой освещенности.

У бабочек имеется иная особенность, чудесные создания воспринимают часть ультрафиолетового сектора, поэтому им не составляет труда обнаружить пыльцу в цветках.

Великолепным ночным зрением славятся гекконы. Причем они видят в том же спектральном диапазоне, что и люди. Просто их сетчатая оболочка в триста пятьдесят раз чувствительней к световым лучам. Настоящий прибор ночного видения!

Отдельного внимания заслуживает хамелеон. Ему не нужно поворачивать голову, что обозреть все триста шестьдесят градусов окружающей среды. Измерить дистанцию до объекта он способен одним глазом.

Самыми большими глазами на всей планете может похвастаться гигантский кальмар. Он обитает в пучине океана, на самом его дне. Здесь практически никогда не бывает солнечного света, но при этом моллюск способен рассмотреть своего врага на расстоянии тысяча метров.

Заключение

Оптическая схема глаза – сложная конструкция, созданная природой, чтобы человек мог полноценно наслаждаться красотами окружающего мира. Любые отклонения в её работе могут привести к серьезным проблемам со зрением, поэтому при малейших подозрениях на развитие патологических процессов, незамедлительно обратитесь к врачу. Вернуться к оглавлению